Aus Heiß mach Kalt – oder besser umgekehrt?!

Warmluftgänge schaffen mehr Flexibilität im Rechenzentrum

03.04.2008 | Autor / Redakteur: Michael Schumacher* / Ulrich Roderer

Warm-oder Kaltluftgang: Kriterien für eine Entscheidung
Warm-oder Kaltluftgang: Kriterien für eine Entscheidung

Beim Aufbau von Rechenzentren oder Serverräumen scheiden sich oftmals die Geister: Welches Prinzip ist besser: Kaltgang oder Warmgang? Neben den Raumgegebenheiten sind die Anforderungen an die Kühlung und der geplante Ausbau Entscheidungskriterien für die eine oder andere Lösung.

Wenn es um hochverfügbare Daten und energieeffiziente Systeme geht, spielt die Kühlungslösung im Serverraum und Rechenzentrum eine entscheidende Rolle. Sie übt nicht nur maßgeblichen Einfluss auf die Verfügbarkeit geschäftskritischer Anwendungen aus, sondern auch auf den Wirkungsgrad von Rechenzentren. Steigende Stromdichten in den IT-Racks treiben den Energieverbrauch in die Höhe und fordern immer mehr Kühlungsleistung. Eine akzeptierte Methode zum Erreichen von hoher Kühlungseffizienz ist die Trennung von Kalt- und Warmluftströmen.

Warmgang-Prinzip

Beim Warmgang-Modell werden die IT-Schränke mit den Rückseiten gegenüberliegend in zwei Reihen aufgestellt. Das IT-Equipment wird somit von außen nach innen mit Luft durchströmt, die Abwärme sammelt sich zwischen den beiden Schrankreihen und bildet somit den Warmgang (Hot Aisle). Ein sog. Hot Aisle Containment System schottet den Warmgang mittels Türen und Dachelementen zum umgebenden Raum hin luftdicht ab und konzentriert dadurch die Warmluft im Inneren des so genannten Data Cube. Leistungsfähige, in die Schrankreihen integrierte Reihenkühlungselemente entziehen dem Warmgang die erwärmte Luft, kühlen sie über einen geschlossenen Wasserkreislauf auf Raumtemperatur ab und leiten sie horizontal wieder nach außen in die Umgebung.

Kaltgang-Prinzip

Kaltgang-Lösungen gehen den umgekehrten Weg. Die Vorderseiten der IT-Schränke stehen sich gegenüber, die Abwärme des eingebauten IT-Equipments wird frei in den Serverraum oder das Rechenzentrum abgegeben. Die erwärmte Luft im umgebenden Raum steigt nach oben und sammelt sich als Warmluftpolster unter der Decke. Von dort aus wird sie mittels Raumklimaanlage abgesaugt, gekühlt und anschließend über einen Doppelboden wieder in den Kaltgang zwischen den IT-Schränken eingespeist. Die charakteristische Kaltgang-Einhausung vermeidet – analog zum Hot Aisle Containment – die Vermischung von Warm- und Kaltluft. Dadurch erreichen beide Systeme eine effektivere Kühlung, bei genauerem Hinsehen lassen sich jedoch deutliche Unterschiede erkennen.

Bauliche Anforderungen

Auf Kaltgang-Einhausungen ausgerichtete Lösungen mit Raumkühlung erfordern einen Doppelboden. Ohne diese kostenintensive Baumaßnahme kann die gekühlte Luft nicht mehr von außen in den abgeschlossenen Kaltgang zwischen den Server-Racks gelangen. Ist kein Doppelboden vorhanden, entstehen gravierende Zusatzkosten. Außerdem vermindert sich dadurch auch die Raumhöhe für das abzusichernde IT-Equipment. Demgegenüber sind Warmgang-Lösungen mit Reihenkühlung auch ohne Doppelboden einsetzbar. Der damit verbundene Kostenvorteil rechnet sich folglich nicht nur beim Neubau von Serverräumen. Vielmehr lassen sich sogar Räume für Rechenzentren nutzen, die ursprünglich für einen anderen Zweck konzipiert wurden, wie zum Beispiel Büroräume. Allerdings müssen diese eine ausreichende Tragfähigkeit besitzen.

Flexibilität und Skalierbarkeit

Modular aufgebaute Warmgang-Lösungen wie die APC InfraStruXure® bieten weiterhin den Vorteil der Skalierbarkeit. So lassen sich beispielsweise die Schrankreihen durch zusätzliche Schränke und Kühlungsmodule bedarfsgerecht erweitern. USV und Stromverteilung sind ebenfalls modular aufgebaut. Somit können Anwender beispielsweise mit einer offenen Low-Density-Topografie starten und diese unter Nutzung der integrierten Reihenkühlung schneller und einfacher mittels Hot Aisle Containment-System in eine High Density-Lösung für höhere Leistungsdichten umwandeln. Packungsdichten und Energieeffizienz des Rechenzentrums lassen sich somit zu verhältnismäßig geringen Investitions- und Betriebskosten erhöhen. Dank der gekühlten Umgebung sind auch Mischumgebungen mit zusätzlichen Stand-alone Lösungen, wie zum Beispiel eine AS/400, möglich. Bestehende Geräte zur Raumklimatisierung können dabei als Ergänzung oder Redundanz weiter genutzt werden.

Arbeitsbedingungen

In einem Kaltgang ist es sehr kühl. Im umgebenden Raum herrscht aber aufgrund des Wärmetransports nach außen eine relativ hohe Temperatur. Betritt man den Kaltgang, ist das Kältegefühl sehr intensiv. Als wesentlich angenehmer empfinden es Menschen, wenn Sie von Raumtemperaturniveau (ca. 23 Grad C) in einen Warmgang mit 34 Grad C gelangen. Der Einsatz von Reihenkühlung in Warmgang-Szenarien verspricht zudem einen niedrigeren Geräuschpegel als in aktuellen Kaltgang-Lösungen mit Umluftkühlgeräten.

Fazit

Berücksichtigt man Investitionsschutz und TCO, beschränkt sich der Einsatz gängiger Kaltganglösungen mit Umluftkühlgeräten aufgrund ihres spezifischen und relativ unflexiblen Designs auf reine Serverschrankräume. Universeller und kostengünstiger sind Warmgang-Konzepte mit Reihenkühlung. Insbesondere in Mischumgebungen und bedarfsabhängig skalierbaren Szenarien haben sie die Nase vorn. Nicht zuletzt lässt sich dabei die Kosteneffizienz klimaseitig sogar noch weiter steigern, indem der gesamte Kälteaufbau mit einer Rückkühlung oder skalierbaren Kältemaschinen verbunden wird.

* Senior Systems Engineer bei APC by Schneider Electric

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Guten Morgen, sie vergleichen zwei unterschiedliche Systeme und Leistungsanwendungen. Korrekt...  lesen
posted am 24.05.2013 um 08:48 von Werner Kietzmann


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